Mô hình 2 trong 1 cho trang trại chăn nuôi lợn, hướng đi bền vững trong định hướng vừa phát triển kinh tế và đảm bảo yếu tố an toàn môi trường

Nông nghiệp tuần hoàn nói chung và chăn nuôi lợn tuần hoàn nói riêng là hoạt động sản xuất không chất thải, không phế phẩm; ứng dụng kỹ thuật truyền thống và những tiến bộ khoa học để tái sử dụng và quay vòng phụ phẩm, chất thải trong quá trình sản xuất thành giá trị hữu ích trong nông nghiệp, góp phần bảo vệ và tái sinh môi trường. Đây là hướng đi bền vững trong định hướng vừa phát triển kinh tế và đảm bảo yếu tố an toàn môi trường. Xuất phát từ mục tiêu đó, nhóm các nhà khoa học của Học viện Nông nghiệp Việt Nam (đứng đầu là TS. Cao Trường Sơn) đã phát triển, thiết kế mô hình chăn nuôi lợn tuần hoàn trên cơ sở 2 nguyên lý cơ bản là Nguyên lý về kinh tế tuần hoàn và nguyên lý sinh thái.
1.  Nguyên lý thiết kế
Nguyên lý thiết kế chính trang trại chăn nuôi lợn tuần hoàn chất thải là đẩy mạnh hoạt động tái sử dụng và tái chế chất thải, biến chất thải chăn nuôi lợn thành đầu vào cho các quá trình sản xuất khác ngay trong trang trại. Hay nói cách khác mô hình này dựa trên cách tiếp cận của 2 nguyên lý cụ thể:
1. Nguyên lý về kinh tế tuần hoàn
2. Nguyên lý sinh thái

* Nguyên lý về kinh tế tuần hoàn

Kinh tế tuần hoàn dựa trên nguyên lý động lực học, nhất là định luật bảo toàn vật chất và năng lượng, với cốt lõi là kết nối điểm cuối với điểm đầu của quá trình kinh tế, giúp các vật liệu được thu hồi trở lại thành đầu vào cho hệ thống kinh tế (Hình 1). Nguồn: Báo cáo của Chính phủ Hà Lan (2016)
Theo hình 1 mấu chốt chính của kinh tế tuần hoàn là:
- Bảo tồn và phát triển vốn tự nhiên thông qua việc kiểm soát nhằm sử dụng hợp lý các tài nguyên và tái tạo các hệ thống tự nhiên.
- Tối ưu hóa lợi tức của tài nguyên bằng cách tuần hoàn các sản phẩm và vật liệu nhiều nhất có thể trong các chu trình kỹ thuật và sinh học;
- Nâng cao hiệu suất chung của toàn hệ thống bằng cách tối thiểu hóa các ngoại ứng tiêu cực, thậm chí thực hiện thiết kế chất thải.
Dựa trên các nội dung cốt lõi của kinh tế tuần hoàn, trang trại chăn nuôi lợn tuần hoàn chất thải thiết kế bảo đảm một số nguyên tắc sau:
- Tận dụng khả năng đồng hóa chất thải của môi trường (hệ thống tự nhiên của trang trại) để giảm thiểu các tác động môi trường. Để thực hiện tốt nội dung này cần:
+ Tính toán và ước lượng được khả năng đồng hóa chất thải của trang trại chăn nuôi lợn (sức chịu tải của môi trường)
+ Tính toán được mật độ lợn  nuôi (số lượng vật nuôi) phù hợp với khả năng chịu tải của môi trường.
- Tận dụng tối đa các loại chất thải phát sinh từ hoạt động chăn nuôi lợn (nước thải, phân thải) để tạo thêm các sản phẩm phụ tăng thêm lợi ích và giảm thiểu chi phí xử lý môi trường.
- Tối ưu hóa các tác động môi trường của chất thải bằng cách tính toán, thiết kế cơ cấu cây trồng, vật nuôi (phụ) và hệ thống cơ sở hạ tầng hỗ trợ phù hợp tạo điều kiện thuận lợi nhất cho quá trình tuần hoàn chất thải (Tái chế, tái sử dụng chất thải).
* Áp dụng các nguyên lý sinh thái trong trang trại chăn nuôi lợn
- Đảm bảo tính đa dạng cho trang trại: Để tuần hoàn được chất thải phát sinh trong trang trại chăn nuôi lợn cần phải đa dạng hóa cây trồng, vật nuôi trên trang trại, trong đó lợn là loại vật nuôi chính và tạo ra sản phẩm chính là thịt lợn. Tuy nhiên, bố trí thêm các hoạt động trồng trọt (cây ăn quả, rau, cỏ) và một số loại vật nuôi như: giun, cá, ruồi (tận dụng phân thải), các loại vật nuôi phụ như: gà, bò (nhằm tận dụng các sản phẩm trung gian tạo ra).
- Xây dựng mạng lưới thức ăn phù hợp cho trang trại: Các bộ phận cây trồng, vật nuôi trong trang trại không chỉ đảm bảo tính đa dạng mà cần phải có tính liên kết, hỗ trợ lẫn nhau. Chúng cần được bố trí sao cho bộ phận này sử dụng chất thải của bộ phận kia và sản phẩm của bộ phận này có thể cung cấp cho bộ phận khác. Sự liên kết đó sẽ tạo nhiều chuỗi thức ăn trên trang trại và hình thành nên một mạng lưới thức ăn giúp trang trại tuần hoàn được các loại chất thải phát sinh.

2. Thiết kế cơ cấu cấu cây trồng, vật nuôi

Mạng lưới thức ăn thiết kế cho trang trại nuôi lợn tuần hoàn chất thải được đề xuất như trong hình 2.
- Theo đó: lợn là loại vật nuôi chính tạo ra khối lượng phân thải và nước thải lớn nhất cần ưu tiên tuần hoàn và tái sử dụng.
- Chất thải chăn nuôi lợn sẽ được tuần hoàn tái sử dụng như sau:
+ Chất thải rắn (phân): sử dụng để ủ phân compost
+ Nước thải và một phần phân thải chưa phân tách sẽ đưa xuống bể biogas để thu khí để tạo nhiệt cung cấp nhu cầu nhiệt cho các bộ phận khác trong trang trại; nước thải sau biogas sẽ được đưa sang ao sinh học để xử lý tạo sinh khối thực vật trên ao sinh học và giảm bớt nồng độ chất dinh dưỡng; một phần nước thải sau biogas được dùng để tưới cho hệ thống ủ phân compost (duy trì độ ẩm, tăng vi sinh và dinh dưỡng cho đống ủ).
+ Hỗn hợp phân và nước thải của lợn còn được sử dụng để nuôi các loại vật nuôi ăn chất thải như: giun và ruồi lính đen  nhằm tận dụng hết lượng chất thải phát sinh.
- Để tận dụng tiếp dinh dưỡng từ (phân compost, phân bón dạng lỏng, các sản phẩm phụ mới tạo ra như: giun, ròi, phân giun, xác hữu cơ từ,...) cần nuôi thêm các vật nuôi, cây trồng phụ: gà (ăn giun và ròi), bò (nếu trang trại trồng cỏ), cá (ăn phân compost, phân bón dạng lỏng, giun), cây trồng (cỏ, cây ăn quả, rau) để tận dụng lượng phân compost, phân giun, phân bón dạng lỏng,...
- Các sản phẩm cuối cùng của trang trại sẽ gồm:
+ Thịt lợn (sản phẩm chính).
+ Sản phẩm phụ: Thịt bò, thịt gà, trứng gà, cá, các loại củ quả, rau
+ Các sản phẩm phụ như: giun, ròi, phân compost, cỏ, phân giun,...không nên sản xuất quá nhiều, chỉ thiết kế vừa đủ để cung cấp cho các bộ phận trong trang trại để giảm áp lực tìm kiếm thị trường tiêu thụ đầu ra.
Nhìn chung, nhờ thiết kế đang dạng cơ cấu cây trồng vật nuôi phù hợp sẽ tuần hoàn triệt để lượng chất thải phát sinh, làm gia tăng lợi nhuận kinh tế, giảm chi phí xử lý môi trường theo đúng nguyên lý kinh tế tuần hoàn.

3. Phân tích ưu, nhược điểm của trang trại chăn nuôi lợn tuần hoàn chất thải

* Ưu điểm của mô hình

- Nhờ có tính đa dạng cao của cây trồng vật nuôi nên trang trại có khả năng thích ứng cao với tình hình biến đổi khí hậu, giảm rủi ro sinh thái (tính bền vững cao).
- Tận dụng được tối đa các yếu tố tự nhiên của trang trại, tuần hoàn được các loại chất thải phát sinh và tạo ra thêm nhiều sản phẩm phụ cho trang trại nhờ đó tăng hiệu quả kinh tế cho chủ trang trại.
- Giảm thiểu được tối đa các tác động môi trường, đặc biệt là các tác động liên quan đến chất thải.

* Hạn chế của mô hình

- Mức độ chuyên môn hóa giảm: Do phải phát triển cơ cấu cây trồng vật nuôi đa dạng nên tính chuyên môn hóa của trang trại giảm đi. Chủ trang trại không chỉ phải tập trung vào chăn nuôi lợn mà cần phải tập trung vào các bộ phận khác.
- Tăng áp lực tìm kiếm thị trường tiêu thụ đầu ra: Do có nhiều loại sản phẩm đầu ra nên việc tìm kiếm đầu ra cho các loại sản phẩm này tăng lên. Để hạn chế cần:
+ Chỉ đưa ra thị trường những sản phẩm dễ tiêu thụ như: Thịt lợn, thịt bò, thịt gà, cá và rau củ quả.
+ Các sản phẩm khó tiêu thụ trên thị trường cần phải tính toán để quay vòng tiêu thụ ngay trên trang trại như: phân compost, giun và phân giun; ấu trùng ruồi lính đen (ròi), phân bón dạng lỏng, khí gas, cỏ,...
- Đòi hỏi diện tích trang trại chăn nuôi đủ lớn (tận dụng sức chịu tải của môi trường), gia tăng thêm nhân công lao động.
Qua phân tích các ưu, nhược điểm có thể thấy sẽ rất thuận lợi để cải tạo các trang trại chăn nuôi lợn truyền thống hiện tại (trang trại của những người nông dân) thành các trang trại tuần hoàn chất thải.